拉維納變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計論文】

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開題報告 學(xué)生姓名 專 業(yè) 班 級 指導(dǎo)教師姓名 職 稱 工作單位 課題來源 課題性質(zhì) 課題名稱 拉維納變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計 本設(shè)計的科學(xué)依據(jù) （科學(xué)意義 和 應(yīng) 用 前景，國內(nèi)外研究概況，目前技術(shù)現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢等） 變速器作為客車傳動系統(tǒng)中關(guān)鍵的零部件，在客車的運(yùn)行中扮演著非常重要的角色。不僅很多客車常見的故障來源于此，而且，技術(shù)先進(jìn)的變速箱還能夠降低動力損失，減少燃油消耗。正因為如此，現(xiàn)在不少的客車用戶在選擇車輛的時候，變速箱都是一項重要的指標(biāo)。 目前在客車上使用的變速箱大致可以 分為兩類：手動變速箱和自動變速箱。其中，自動變速箱由于駕駛員操作簡便，從而裝備這種變速箱的車輛能夠大大提高駕乘舒適性，但是由于自動變速箱的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對技術(shù)要求和制造工藝都有較高的要求，因而一直處于客車的高端市場。但對于手動檔來說，其優(yōu)點(diǎn)是： 造 成本低 ； 修方便； 濟(jì)節(jié)油，能延長車輛的使用壽命，所以盡 管現(xiàn)在自動變速箱在轎車上已經(jīng)非常普及。 1、 國內(nèi)研究動態(tài) 目前，一汽和國內(nèi)所有企業(yè)一樣都在自主研發(fā)自動變速器，國內(nèi)部分技術(shù)已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化了，并且供給國內(nèi)低端市場使用，當(dāng)然，舒 適性差，可靠性、故障診斷等控制不完備是這類變速器的不足之處。國內(nèi)在這方面做的最好的要數(shù)吉利，但是距離國際先進(jìn)水平還有很大的差距。 差距主要體現(xiàn)在四個方面：一是雙錐同步器，國內(nèi)雖然已研制出來，但是性能差、質(zhì)量不穩(wěn)定。二是制作材料問題，例如合金類材料，有時候材料的差距幾乎就決定了產(chǎn)品性能的差距。三是輕量化問題，國內(nèi)產(chǎn)品重量大，即浪費(fèi)材料又耗油，導(dǎo)致制造成本上升。四是自動變速器的傳感器多，與發(fā)動機(jī)匹配難度大。由于整車廠整體技術(shù)還很不成熟，我國研發(fā)的電控發(fā)動機(jī)也處于初期階段，安全不匹配、穩(wěn)定性不夠。 2、國外研究動 態(tài) 縱覽 國外 各大汽車市場，據(jù)權(quán)威統(tǒng)計表明，日本和北美市場自動變速器的普及率較高；在歐洲自動變速器的普及率相對低些， 北美市場由于 動變速器的技術(shù)實力較強(qiáng)，生產(chǎn)能力較大，隨著多檔位 速器的開發(fā)，其性能完全可以與 速器抗衡，同時其傳遞扭矩的能力 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 還要好于 速器。因此，在北美的汽車廠家，為了利用現(xiàn)有 動變速器的生產(chǎn)資源，其仍在大力發(fā)展 速器（現(xiàn)已開發(fā) 8速器），而在 速器的開發(fā)投入工作較少，在 速器的投入就更少了。 日本自動變速器市場仍然是傳統(tǒng)的 但是，受燃油供給的限制，其加大了開發(fā) 動變速器的力度，已經(jīng)開發(fā)出能夠傳遞 速器；同時日產(chǎn)公司還開發(fā)出滾輪轉(zhuǎn)盤式 速器由于存在自身結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，所以傳遞的扭炬容量受到限制，進(jìn)而制約了 速器的應(yīng)用。但是，隨著其技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，其前景是非常樂觀的。在開發(fā) 速器的同時，日本各公司也在研究多檔位 速器（如 7以延續(xù)現(xiàn)有的 速器生產(chǎn)線的壽命。 有投入太多的研發(fā)力量 具體比例見表一 表一 國外自動變速器普及率統(tǒng)計 自動變 速器中的比例 北美市場 日本市場 歐洲市場 動變速器普及率 87% 78% 20% 動變速器普及率 9% 動變速器普及率 歐洲自動變速器市場受駕乘習(xí)慣與汽車燃油供給的影響，手動機(jī)械式變速器仍占據(jù)變速器的主導(dǎo)地位。據(jù)最新調(diào)查，歐洲 速器發(fā)展較快，但是受 速器性能的限制（換檔時動力中斷），其正在加緊開發(fā)雙離合器自動變速器（ 并且已經(jīng)應(yīng)用到批產(chǎn)車型中，如奧迪、寶馬 7 等車型。 對于我們沒有經(jīng)驗的大學(xué)生來說，應(yīng)當(dāng)選擇最 基礎(chǔ)的變速器 —— 手動變速器作為我們的設(shè)計。 在目前我國的變速器的發(fā)展及其售后服務(wù)維修與世界發(fā)達(dá)國家還是有一定差距的。我國在這方面要達(dá)到國際先進(jìn)水平還有 — 段較長的路要走，這需要業(yè)內(nèi)同仁們共同努力找出一條適合國情并與國際先進(jìn)接軌的售后服務(wù)及變速器發(fā)展之路 ,才能迅速提高整個行業(yè)的水平和地位。 這正是我選擇這個題目為我畢業(yè)設(shè)計的原因。 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 設(shè)計內(nèi)容和預(yù)期成果 （具體設(shè)計內(nèi)容和重點(diǎn)解決的技術(shù)問題、預(yù)期成果和 提 供 的 形式） 1、完成變速器的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇； 2、計算變速器的基本參 數(shù)，完成變速器齒輪的設(shè)計計算； 3、完成變速器軸與軸承的結(jié)構(gòu)形式選擇、強(qiáng)度校核計算； 4、完成同步器的結(jié)構(gòu)型式選擇； 5、繪制總裝配圖及零件圖； 擬采取設(shè)計方法和技術(shù)支持 （設(shè)計方案、技術(shù)要求、實驗方法和步驟、可能遇到的問題和解決辦法等） 為 了順利完成本次畢業(yè)設(shè)計，我計劃分以下步驟依次進(jìn)行： 1、參考往屆畢業(yè)設(shè)計圖紙 分析變速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及各零件的功能； 2、計算變速器的力能參數(shù)及進(jìn)行工藝設(shè)計； 3、對主要零件進(jìn)行校核； 4、繪制工程圖，進(jìn)行答辯。 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 實現(xiàn)本項目 預(yù)期目標(biāo)和已具備的條件 （包括過去學(xué)習(xí)、研究工作基礎(chǔ)，現(xiàn)有主要儀器設(shè)備、設(shè)計環(huán)境及 協(xié) 作 條 件等） 通過汽車構(gòu)造等以及大三汽車試驗室實踐拆裝變速器等，能夠最后熟練應(yīng)用應(yīng)用三維繪圖軟件繪制實體圖，完成零部件二維圖的繪制以及標(biāo)注。一張 0 號裝配圖，若干零件圖。 各環(huán)節(jié)擬定階段性工作進(jìn)度 (以周為單位 ) 周次 工作進(jìn)度 11、調(diào)研 2、查資料 3、閱讀參考資料了解相關(guān)結(jié)構(gòu) 4、完成外文翻譯 5、完成開題報告 5選擇變速器總成的結(jié)構(gòu)型式，進(jìn)行計算 9完成設(shè)計總裝配圖 1張 速器第二軸 1張 輪 1張 承端蓋 1張 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 13完成設(shè)計鎖銷式同步器 1張 合套、花鍵轂個 1張 二軸凸緣法蘭 1張 速器殼體 1張 寫畢業(yè)論文 15答辯 開 題 報 告 審 定 紀(jì) 要 時 間 地點(diǎn) 主持人 參 會 教 師 姓 名 職 務(wù)（職 稱） 姓 名 職 務(wù)（職 稱） 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 論 證 情 況 摘 要 記錄人： 指 導(dǎo) 教 師 意 見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 教 研 室 意 見 教研室主任簽名： 年 月 日 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 摘 要 變速器是改變改變汽車行駛過程中的速度的一個部件，可以改變發(fā)動機(jī)與驅(qū)動輪之間的關(guān)系，即改變了速度。目前的變速器種類多樣，有自動和手動兩種變速器，隨著社會的發(fā)展，變速器更多的 趨于自動，減少人為操作勞動，越來越方便人們的體驗。 變速器的發(fā)展越來越快，越來越先進(jìn) ，讓人們出行更加便捷 。目前的汽車也更加細(xì)致的面對不同人來做出更加細(xì)致的改變。本文則是對拉維納式的變速器做了簡單的設(shè)計。從結(jié)構(gòu)的分析，各個部件的作用，大致做了一些分析，以及加工選料也做了一定的分析和計算。 關(guān)鍵詞： 變速器 自動變速器 便捷 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 he is a at is of of of to of of is is of to is a of of of do as as a in of of a Is an in s so 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 目錄 摘要 ........................................................................................................................................ I ........................................................................................................................... 1 章 緒論 ....................................................................................................................... 1 動變速器的特點(diǎn)及分類 .................................................................................. 1 國自動變速器的發(fā)展現(xiàn)狀 .............................................................................. 2 計目的 .............................................................................................................. 3 速自動變速器齒輪變速系統(tǒng)的設(shè)計要求 ...................................................... 3 第 2 章 拉維納式齒輪結(jié)構(gòu)設(shè) 計 ....................................................................................... 4 速器齒輪機(jī)構(gòu)圖及工作原理 .......................................................................... 4 維納自動變速器齒輪的機(jī)構(gòu) ................................................................ 4 執(zhí)行元件的功能 .................................................................................... 4 維納自動變速器換擋原理 ................................................................... 5 速器原理圖 ........................................................................................... 5 檔位工作情況分析表 ........................................................................... 6 維納自動變速器的設(shè)計 .................................................................................. 7 維納自動變速器設(shè)計參數(shù) ................................................................... 7 檔位傳動比計算 ................................................................................... 7 高車速的驗算 ....................................................................................... 8 輪齒數(shù)的確定 ....................................................................................... 8 第 3 章 各齒輪元件參數(shù)確定及校核 ............................................................................. 12 輪材料的選擇原則 ........................................................................................ 12 星齒輪各元件計算 ........................................................................................ 12 圈受力及運(yùn)算 ..................................................................................... 12 太陽輪受力及計算 ............................................................................. 14 太陽輪受力及計算 ............................................................................. 16 星輪受力及計算 ................................................................................. 17 合器摩擦片的選擇 ........................................................................................ 17 結(jié) .................................................................................................................... 18 第 4 章 輸入軸的強(qiáng)度校核及壽命分析 ........................................................................... 19 入軸直徑選擇 ........................................................................................................ 19 的工藝要求及材料選擇 ..................................................................... 19 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 徑的初步估算 ..................................................................................... 19 入軸的強(qiáng)度校核 ............................................................................................ 19 承的選擇及壽命計算 .................................................................................... 21 承的選擇 ............................................................................................. 21 承壽命計算 ......................................................................................... 22 結(jié) .................................................................................................................... 22 結(jié) 論 ............................................................................................................................. 23 致 謝 ............................................................................................................................. 24 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 25 附 錄 ............................................................................................................................. 26 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 1 第 1 章 緒論 動變速器的特點(diǎn)及分類 自動變速器通過發(fā)動機(jī)將動力傳遞，使其即使在怠速后也不會熄火，發(fā)動機(jī)的動力也平穩(wěn)地傳遞到變速器上。此外，它可以實現(xiàn)前進(jìn)檔的自動換擋，它是依據(jù)車輛的負(fù)荷和變速改變齒輪，減少人工變速的工作量，使人們在擁擠的交通下享受光駕的感覺。創(chuàng)設(shè)汽車變速器很重要 ，它能解決車輛發(fā)動需要的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩間存在的沖突。除了發(fā)動機(jī)，變速器和變速器與發(fā)動機(jī)的匹配也是影響車輛行駛的關(guān)鍵。 當(dāng)前，選用自動變速的重要方法大概三種：液力自動變速器 ;電控機(jī)械式自動變速器，簡稱：機(jī)械無級變速器。 液力自動變速器 圖 1表中可以看出，液力自動變速器實際上是無級變速的無級變速器。它 是當(dāng)前利用最頻繁的自動變速器。選用此自動變速器，免掉了手動變速器復(fù)雜的操縱，使開車變得省力。同時，電子控制下自動切換平順，故而汽車具備優(yōu)秀的乘坐安逸性和安全性動力性和操縱性都很出色。但缺點(diǎn)是效率低，構(gòu)造繁雜，成本昂貴。 電控機(jī)械式自動變速器 它是通過一作為最基本，二操縱實現(xiàn)的。即固定軸式變速器和干式離合器和電子技術(shù)及自動變速器理論實現(xiàn)。電控單元（ 中心是在車輛起步和變擋操縱。離合器的形態(tài)變換是被氣動執(zhí)行元件掌管，變擋和發(fā)動機(jī)油門調(diào)整也是被它掌控。按照預(yù)先設(shè)定駕駛員換擋、離合器規(guī)律借助對應(yīng)機(jī)構(gòu) （油門控制、離合器、變速器換擋）對其自動操縱。 有原手動的效能高，構(gòu)造制造簡易和自動的長處。只改變手動操控系統(tǒng)的換檔桿，其他部分保留。但弊端即沒有動力的變檔，這個短處用電子控制方面可以補(bǔ)充。 在幾種變速器中， 最好且實用的。在各種檔次車等方面應(yīng)用較開闊。 無級自動變速器 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 2 V 形金屬帶式最實用。 圖 1國自動變速器的發(fā)展現(xiàn)狀 （ 1）液力自動變速器的發(fā)展與現(xiàn)狀 在 60 年時候，我國在這方面的發(fā)展還是比較緩慢的，最早兩個前進(jìn)檔的變速器是被用在 “紅旗 ”車上。 并且在各個方面并不是很好。后來 速器被研制出。它比之前的多了一個前進(jìn)檔?？傮w來說有了很大的改觀，都有了很大的提升。 改革后，大批的國際商品進(jìn)來，也包括車輛。這些高端汽車都配備了自動變速器。這也使大量的汽車維修公司成為非常熟悉的液壓自動變速器修復(fù)。在實踐中因為對此優(yōu)秀機(jī)能感受和熟識，以及快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)和更好的道路條件，對好的先進(jìn)的汽車有了更多的選擇，促使了其快速成長的步調(diào)。 上海通用汽車公司（ 的電子控制自動變速箱 4線，并開始在市場上通過。上海大眾、一汽大眾捷達(dá)都裝備了 至于公共汽車經(jīng)常起步換擋，勞動強(qiáng)度極大，迫切要求使用自動變速器。 1995 年，速器也在公交車上配備，遍及 “北上廣深 ”。它的利用十分廣泛。 （ 2）電控機(jī)械式自動變速器的發(fā)展與現(xiàn)狀 在電子控制機(jī)械式自動變速器方面，吉林工業(yè)大學(xué)、北京理工大學(xué)等工科類大學(xué)都相繼展開鉆研，但國際比還存在著相當(dāng)大的距離，但在理論上的研究和國際水平近乎相等。 （ 3）無級自動變速器的發(fā)展與現(xiàn)狀 十年前的時候，我國大學(xué)就購置了樣機(jī)作為分析研究。重慶大學(xué)在對 結(jié)構(gòu)、機(jī)理來做基礎(chǔ)研究 ;在科技部的 95 大項目中，東 風(fēng)汽車公司、吉林大學(xué)和東北科技大學(xué)承擔(dān)著重大作用。 術(shù)在許多車型中得到運(yùn)用，比如奧迪 瑞旗云等。遠(yuǎn)觀國際縱趨向預(yù)測出多為小功率即發(fā)動機(jī)排量 2L 下，因而國內(nèi)市場遠(yuǎn)景不容忽視。 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 3 計目的 我國人口，經(jīng)濟(jì)發(fā)展愈來愈快。社會發(fā)展中人們對車的需求愈來愈高，大市場中，小轎車比例很大。道路交通更加的發(fā)達(dá)，說明人們也對此需求更加強(qiáng)烈。并且自動變速器具備操作簡易，可抬高車輛壽命，讓人們更加適應(yīng)車輛。在排污方面也有大大改進(jìn)。但對比這方面強(qiáng)國，我們起步較晚，與發(fā)達(dá)國家還有一定差距，需要多加努力。研發(fā) 出更好的設(shè)備。 速自動變速器齒輪變速系統(tǒng)的設(shè)計要求 （ 1）為汽車提供三個前進(jìn)檔和一個倒檔。 （ 2）構(gòu)造單一，以降低加工難度和減小制造成本。 （ 3）操縱簡易，讓駕駛員負(fù)荷減小。 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 4 第 2 章 拉維納式齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 速器齒輪機(jī)構(gòu)圖及工作原理 維納自動變速器齒輪的機(jī)構(gòu) 此變速器有兩排，前面的是獨(dú)立的行星齒輪部分。后面的是雙行星齒輪機(jī)構(gòu)。拆分開來擁有兩個太陽輪，六個行星齒輪，分別是三個長的和三個短的，共用一個行星架。唯一的齒環(huán)連接到輸出軸。拉維納行星齒輪可分為三 檔和一個倒檔。（如圖 2 圖 2維納式自動變速器 執(zhí)行元件的功能 該機(jī)構(gòu)的變速執(zhí)行元件共有五個。即 別表示前多片離合器，后多片離合器，前制動帶，后制動帶，單向離合器。當(dāng)這幾個元件一起作用時，有如下的影響。 （ 1）輸入軸輸入的動力使多片離合器 到后排的小陽輪。 （ 2）輸入軸的輸入動力則是由多片式離合器 到前排的大太陽輪上 （ 3）大太陽輪外緣是被長行星齒輪圍著轉(zhuǎn)動，這是因為前面的大太陽輪被制動器定起來導(dǎo)致其不 動。 （ 4）單向離合器，顧名思義是單向的。因此反向時候有自鎖功能，不能動彈。行星架被固定，它具有后制動帶作用的同樣功能。 （ 5）行星架在制動器 用下，牢牢地被牢固起來。行星齒輪作為過渡輪。它 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 5 繞自己軸線轉(zhuǎn)動。 維納 自動變速器換擋原理 1）一檔 在一檔的時候，即 。汽車緩慢運(yùn)行 ，各個部件的運(yùn)行狀況是這樣的： 片離合器和小太陽輪開始提供動力，行星架則在單項離合器的作用下制動。齒圈輸出動力傳到輸出軸。 在這里，行星齒輪只是作為一個過渡，以改變輸入功率的旋轉(zhuǎn)方向。忽略了速比 機(jī)構(gòu)的影響。行星齒輪，輸出軸和發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向一樣。 當(dāng)太陽輪順時針旋轉(zhuǎn)時，長軸齒輪環(huán)最終是順時針方向驅(qū)動的，行星齒輪產(chǎn)生力矩反應(yīng)。使行星架產(chǎn)生逆時針轉(zhuǎn)動的趨勢。由于 時針轉(zhuǎn)動時自鎖，所以行星架被制動。 汽車在滑行狀況時，齒圈被驅(qū)動輪反向輸入的動力帶動，這時候做的是順方向的高速的轉(zhuǎn)動。長行星齒輪產(chǎn)生齒輪的順時針旋轉(zhuǎn)，同時太陽輪從發(fā)動機(jī)的怠速功率順時針和低速旋轉(zhuǎn)。最后將行星架遠(yuǎn)離單向離合器的鎖定并順時針轉(zhuǎn)動。當(dāng)驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速低于一定值時候，由 向離合器鎖定行星架，并使汽車的滑行狀態(tài)結(jié)束，驅(qū)動狀態(tài)從新的驅(qū)動 器更新。在下坡時，驅(qū)動輪反向帶動發(fā)動機(jī)。運(yùn)用發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)行阻力，完成發(fā)動機(jī)制動。 2）二檔 盤離合器和制動 時作用。小太陽仍然是驅(qū)動裝置，大太陽輪是由 動。大太陽輪不能轉(zhuǎn)動，在此條件下，因行星架做順時針轉(zhuǎn)動，長的行星齒輪也只能跟著做同樣的運(yùn)動。最終轉(zhuǎn)動齒輪環(huán)。齒輪環(huán)驅(qū)動輸出軸旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動目標(biāo)與發(fā)動機(jī)方向連通，輸出軸為減速運(yùn)動。二檔時三處（齒圈、長行星輪、行星架）都在運(yùn)動。造成比一檔輸出軸轉(zhuǎn)速高。 3）三檔 2 盤離合器聯(lián)動動作，此時為直齒輪，傳動比為 1 4）倒檔 倒檔是車 方向向后倒的過程，這時候各個部件的狀態(tài)和前進(jìn)的時候大不相同，但是原理都是一樣的。此時大的太陽輪為輸出端，多片離合器 制動器 配合，行星架在 作用下停止運(yùn)轉(zhuǎn)。大的太陽輪順時針轉(zhuǎn)動，長行星齒輪被帶動但是與其方向相反，則為逆時針的運(yùn)動。這個時候行星架是不動的，齒圈跟長行星齒輪配合，和它方向做一致的轉(zhuǎn)動，便實現(xiàn)了與前進(jìn)方向相反的后到過程。即為倒檔。 速器原理圖 目前結(jié)合所學(xué)習(xí)的知識，選取了下圖中的兩種變速器做了一個簡單的對照研究，能更直觀的對目前兩種形式的變速器做一個不同的比較。下圖中可以 很好的反映出來。它們最 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 6 大的不同是辛普森式公用太陽輪，齒圈是一個整體，拉維納式共用一個行星架，僅有一個齒圈和輸出連接起來。為滿足設(shè)計要求，變速器結(jié)構(gòu)緊湊，適合輕型、微型車使用，本設(shè)計應(yīng)采用拉維納式。 圖 2 2工作原理示意圖 氣路原理如圖 2示。 2．齒圈 大太陽輪 . 、 2、 3 號離合器， 1、 2 號制動器 F 為單向 檔位工作情況分析表 表 2 位 驅(qū)動件 制動件 輸出件 工作元件 一檔 小太陽輪 行星架 齒圈 F 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 7 25 4 1 2 212 5 4 1 5( 1 )n Z Z Z Zi n Z Z Z Z??? ? ? ???? ? 23 53 4 1 2 2522 3 5 4 1 51 Z Z Zi n n Z Z Z Z? ??? ? ? ?? ? ?? ?3 63 2 1 2622 3 6 1 61 Z Zi n n Z Z Z? ?? ? ? ? ???二檔 小太陽輪 大太陽輪 齒圈 檔 大和 小 太 陽 輪 無 齒圈 檔 大 太 陽 輪 行 星 架 齒圈 維納 自動變速器的設(shè)計 維納 自動變速器設(shè)計參數(shù) 質(zhì)量： 1180 最大功率： 大扭矩： 108 最低轉(zhuǎn)速： 2000 發(fā)動機(jī)最高轉(zhuǎn)速： 6000快車速 140km/h 最大爬坡度： ?20 輪胎型號： 215/70/ 主減速器傳動比： 各 檔位傳動比計算 設(shè)定長行星輪齒數(shù)為 1Z ,齒圈齒數(shù)為 2Z ，短行星齒輪齒數(shù)為 4Z ，小太陽輪齒數(shù)為5Z，大太陽輪齒數(shù)為6Z。 一檔傳動比的計算： 因為一檔時行星架被固定，故該輪系為定軸輪系，動力由小太陽輪傳遞給短行星輪。行星齒輪傳動到長短輪。一個長的行星齒輪被傳遞 到環(huán)齒輪。此時，大太陽正在空轉(zhuǎn)： （ 2 齒輪二檔時候傳動比計算：此時大太陽正被制動，大太陽輪在自己轉(zhuǎn)動時給小太陽輪一個力矩。 于是得出： （ 2 在二檔傳動比的計算時長行星齒輪未來自短行星齒輪的轉(zhuǎn)速傳給齒圈。 對于前排行星輪（長行星輪） （ 2 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 8 6002 30m a x???? ?? lp ?? ? a ?? iT g ? ??m ax ?22652261?,0??,故 06?n（自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速） 綜合以上三式得出： 三檔（直接檔）傳動比的計算： 由于行星齒輪副被鎖止，該 系統(tǒng)成為一個整體在轉(zhuǎn)動，因此13?i 倒檔傳動比的計算： 行星架制動，齒輪是定軸輪系，和倒檔的動力傳遞從一 個大的太陽輪行星齒輪在這個時間長。 （ 2 最高車速的驗算 在最高轉(zhuǎn)速下，速度達(dá)到很快下變速器處于最大檔位（即直接檔）傳動比為 1 在發(fā)動機(jī)最大 轉(zhuǎn)速，此時到 6000? ——主減速器傳動比 —輪胎半徑 高車速 為 140km/h 所以 ＞ 140km/h 滿足要求 輪齒數(shù)的確定 傳動系統(tǒng)最大傳動比的確定： 綜合各個方面條件：最大爬坡度，最低車速，加速時間和附著條件等要求做出計算設(shè)計： (2式中： G——總重力 11800N f——汽車頻率取 ——汽車最大爬坡度 26 1 61R Z Z Z Z?? ? ? ?? 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 9 m r——輪胎半徑 ?大傳動比滿足： (2汽車的最小傳動比 : 汽車的最小傳動比影響汽車的行駛性能，最小傳動比太小，車輛在重載下的加速度不好，噪聲和振動發(fā)聲。過大時，燃油不能充分利用，發(fā)動機(jī)的噪聲大。 在汽車的最小傳動比傳動比不同的情況下汽車的功率如圖所示： 圖 2同最小傳動比時汽車的功率圖 各檔傳動比的分配 : 變速器中各檔傳動比按等比級數(shù)相關(guān)： 3221 ???(2現(xiàn)實中，在高檔低速行駛中明顯比低速時候省油。這是為什么呢？這是因為和很多方面有關(guān)，在檔位高的時候利用就比檔位低的時候大。檔位高的性能與等比級數(shù)有很大的關(guān)系。在一定范圍中切保持幾乎相同，這時發(fā)動機(jī)加速時易操作；各齒輪工作的發(fā)動機(jī)功率較大。有利于汽車動力。我們根據(jù)圖 2以了解到常見的比值，對此 就能更好的選擇和參考了。 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 10 圖 2見轎車傳動比比值 如圖所示，上訴車型均為轎車，傳動比應(yīng)小于乘用車。因此，選擇時應(yīng)該選擇較大的值。 我們拿貨車為例，在不同的情況路況下，并且保證其正常行駛，這時候的最大傳動比在 30%在 ?在爬坡度的選擇時乘用車在 ? ?31 之間。但是對于那些特殊性能的車輛，爬坡度會達(dá)到過半的情況左右即 ?31 ?？傆^不同的類型，都有差異性。因為路途情況的改進(jìn)并且乘用車的操縱廣泛，爬坡度的選擇接近貨車。 根據(jù)各個方面的經(jīng)濟(jì)實惠性，車輛在水平且路面完好情況下，變速器選為傳動比為 1的直接檔。此時，發(fā)動機(jī)的動力和燃油經(jīng)濟(jì)性由發(fā)動機(jī)與驅(qū)動橋的比率決定。下齒輪的傳動比決定了汽車的最大坡度。因此，在選擇低傳動比、最大爬坡度、驅(qū)動輪和路面附著性時，于是選取最低檔傳動比時，應(yīng)考慮汽車的最小穩(wěn)速和住減速輪與驅(qū)動輪的滾動半徑之比。 歸納以上成分選定自動變速器各檔傳動比為： i i i 將所選擇的傳動比帶入式（ 2（ 2（ 2 得出齒數(shù) 2Z 為 74、大太陽輪66、小太陽輪59。 由途中關(guān)系可以看出來，短 行星齒輪與太陽輪、行星齒輪和短行星齒輪分別嚙合，齒圈又與長行星齒輪嚙合。齒圈為同心圓設(shè)齒圈為 2d ，太陽輪6d，為短行星輪直徑為 1d 。 位置關(guān)系如圖所示 圖 2星齒輪位置關(guān)系 1 行星架 2 短行星齒輪 3 長行星齒輪 4 齒圈 5 太陽輪 按照大太陽輪行星排一心 (如圖 2 求出長行星輪齒數(shù) 1Z ： 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 11 112 6 122d d d??112 6 122t t m Z m Z??2 211 ???? ?11 2 62 19Z Z Z? ? ?由于 4 19Z ? （ 2 考證大太陽輪在行星排的連接前提： 對于連接的前提很關(guān)鍵，在行星齒輪之間必須留有間隙，這樣才能保證相鄰之間不會發(fā)生碰撞出現(xiàn)不必要的損害，相鄰的行星輪關(guān)系要滿足齒頂圓的半徑之和比中心距 1l 的一半還要小，這是很重要的前提。 圖 2星輪位置關(guān)系 取 1 （ 2 符合條件 小結(jié) 選擇拉維納式行星齒輪的結(jié)構(gòu)，制定了各個檔位時候的控制。 在思考燃油經(jīng)濟(jì)型，最大爬坡度等汽車機(jī)能目標(biāo)后選擇了變速器最好的傳動比。而且按照傳動比能實行下一章。 ??? ? 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 12 第 3 章 各齒輪元件參數(shù)確定及校核 輪材料的選擇原則 1、滿足工作條件的選擇 不同情況下對選擇的材質(zhì)都 不同。對齒輪來說，這種需要傳輸動力的都需要選擇質(zhì)量高一點(diǎn)的，即有很好的強(qiáng)度，耐磨性能也必須好。且齒面硬，齒芯軟。這樣選擇才能經(jīng)得住一直高強(qiáng)力的轉(zhuǎn)動，保證其作用。 2、材料的選擇 一般情況來說，小齒輪硬度是應(yīng)該略大于大齒輪的。這樣的目的是讓兩個齒輪的壽命達(dá)到幾乎相同。但是小齒輪不應(yīng)該硬度過大，過大會產(chǎn)生對大齒輪的損傷，一般插值在30為最好。研究的拉維納變速器中，大小太陽輪、行星齒輪的材料選擇沒那么苛刻，可選擇一樣的材質(zhì)。這是因為太陽輪沒有直接嚙合，是通過長短行星齒輪后結(jié)合在一起的。 3、考慮加工 工藝及熱處理工藝 推薦下列值用于傳動齒輪的滲碳層深度： 當(dāng) m 小于 碳層深度為 m 大于 滲碳層深度時 當(dāng) m 大于 1～ 滲碳層深度時 外表硬度 3；芯部硬度 8。 經(jīng)過查詢，選取齒輪材料為 60最好，這中材料適合輕微型的車輛使用。也能達(dá)到上述的各個方面。 星齒輪各元件計算 圈受力及運(yùn)算 齒輪的壓力角在不同情況大小下都會產(chǎn)生不一樣的效果。過小時有利于傳動的平穩(wěn)，噪聲的降低 ，相反則能提高它的強(qiáng)度。于是關(guān)于乘用車為加大重合度降低噪聲應(yīng)取 ? ?15 ， ?16 ， ?小些的壓力角，實際上，通過查閱規(guī)定得出標(biāo)準(zhǔn)壓力角為 ??20n?因而變速器基本采用壓力角為 ?20 斜齒輪的螺旋角選擇尤為關(guān)鍵。在實踐中還證實螺旋角 和齒輪強(qiáng)度成正相關(guān)。螺旋角過大時抗彎強(qiáng)度會快速下降。于是從升高低檔齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，螺旋角不能太大，以 ? 取 ?? 20~15 最好。 齒輪模數(shù)是一個關(guān)鍵參數(shù)。為了增加齒數(shù)，增加齒輪的寬度和重疊度，減少噪聲，減 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 13 s ?? ?nt 522 ???? ?? ???? ?aa ????M 應(yīng)該選擇一個小模數(shù)。于是次模數(shù)選取 圈在工作時起到傳遞動力的作用。齒圈作為輸出件，動力通過長行星齒輪傳遞。齒圈必須用回火 207~241工，因為它很可能發(fā)生變形，出現(xiàn)故障。材料也應(yīng)選擇各個方面出 色的，因而選為 60 經(jīng)過手冊查閱得出 [5]： 齒圈的法面模數(shù)： 5.1???15? 壓力角 ??20n?端面模數(shù) ： （ 3 Z=74 根據(jù)分度圓圓關(guān)系公式可知： 齒頂圓直徑： 1182 ???aa 12 ???ff 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 斜齒輪法面參數(shù) 表 3斜齒圓柱齒輪的參數(shù)及幾何尺寸的公式 名稱 符號 計算公式 齒頂高 齒根高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 注：表中， ?， 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 14 ?? 寬 : ???nc (取為 a． 輪齒接觸應(yīng)力計算： ????????? ?? 21 114 1 ?? （ 3 式中 F——法面內(nèi)基圓切向力 ——端面分度圓切向力 計算載荷 d ——節(jié)圓半徑 ——齒輪材料的實際寬度 鋼材取 ?E 1?? —— 主齒輪節(jié)點(diǎn)處齒廓曲率半徑（： ??? 211 c o s/s i 222s i n c o ? ?? ） b．彎曲應(yīng)力計算 ??? = ? ?? ? /350180 ? ? （ 3 式中 圓周力， —計 算 載 荷， K——直齒圓柱齒輪的應(yīng)力集中系數(shù)為 齒輪的應(yīng)力集中系數(shù)為1.5 b——齒輪接觸實際寬度，斜齒輪用 ?b 代替 法面周節(jié)，nm ?y——齒形系數(shù)，由圖 3k——重合度系數(shù)，取 2 太陽輪受力及計算 小太陽輪主要是動力輸入，通過花鍵和軸連在一起。小太陽輪的材料為 60 查機(jī)械手冊 [5]：太陽輪壓力角 ??20? ，螺旋角 ??15? 。 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 15 經(jīng)過計算，對小太陽輪直徑 D=45頂圓直徑為 48根圓直徑是 中 F ——法面內(nèi)基圓切向力 ?? co s/端面內(nèi)分度圓切向力，即圓周力 2?計算載荷 d ——節(jié)圓半徑 ? ——節(jié)點(diǎn)處壓力角 ? ——螺旋角 E ——齒輪材料的實際寬度 ,鋼材取 ? b ——齒輪接觸的實際寬度 ,斜齒用 ?b 接替 21?? —— 主 齒 輪 節(jié) 點(diǎn) 處 齒 廓 曲 率 半 徑 （ ??? 211 co s/s ??? 222 co s/s ） b．彎曲應(yīng)力計算 = ? ?? ? /350180 ? ?式中 圓周力， —計算載荷， K ——應(yīng)力集中系數(shù)，直齒輪取 齒輪取 1.5 —摩擦力影響系數(shù)，主動齒輪取 動齒輪取 0.9 b ——齒輪接觸實際寬度，斜齒輪用 ?b 代替 —法面周節(jié)， nm ? y——齒形系數(shù)，由圖 3k ——重合度系數(shù)，取 2 上面取得各個參數(shù)是按圖 3分布圖得到的。圖中當(dāng)齒輪受到的載荷作用于齒頂時按當(dāng)量齒數(shù)計算。 ????????? ??? ? 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 16 ?3n ?????????? ??2111c o s/4 1 ??? ??? 形系數(shù)分布圖 ——齒形系數(shù) y(當(dāng)載荷作用于齒頂， 1,200 ?? ? f?)， ——斜齒輪按當(dāng)量齒數(shù) 太陽輪受力及計算 在倒檔中，大太陽輪是主要的驅(qū)動元件。類似于小型太陽輪，屬于花鍵連接。 經(jīng)查手冊 [5]：壓力角 ??20? ，螺旋角 ??15? ，法面模數(shù) 5.1?計算太陽輪分度圓直徑為 56頂圓直徑 59根圓直徑 算過程同上） b．彎曲應(yīng)力計算 ? ?? ?350180 ??w?N/ 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙